CO2 inkubators rada kondensātu, vai relatīvais mitrums ir pārāk augsts?
Kad šūnu kultivēšanai izmantojam CO2 inkubatoru, pievienotā šķidruma daudzuma un kultivēšanas cikla atšķirību dēļ mums ir atšķirīgas prasības attiecībā uz relatīvo mitrumu inkubatorā.
Eksperimentos, kuros izmanto 96 iedobju šūnu kultūras plāksnes ar ilgu kultivēšanas ciklu, neliela šķidruma daudzuma dēļ, kas tiek pievienots vienai iedobei, pastāv risks, ka kultivēšanas šķīdums izžūs, ja tas ilgstoši iztvaikos 37 ℃ temperatūrā.
Augstāks relatīvais mitrums inkubatorā, piemēram, sasniedzot vairāk nekā 90%, var efektīvi samazināt šķidruma iztvaikošanu, tomēr ir radusies jauna problēma: daudzi šūnu kultūru eksperimentētāji ir atklājuši, ka inkubatorā augsta mitruma apstākļos viegli veidojas kondensāts. Ja kondensāta veidošanās netiek kontrolēta, tas uzkrājas arvien vairāk un rada zināmu bakteriālas infekcijas risku šūnu kultūrā.
Tātad, vai kondensāta veidošanās inkubatorā ir saistīta ar pārāk augstu relatīvo mitrumu?
Pirmkārt, mums ir jāsaprot relatīvā mitruma jēdziens,relatīvais mitrums (Relatīvais mitrums, RH)ir faktiskais ūdens tvaiku saturs gaisā un ūdens tvaiku satura procentuālā daļa piesātinājuma stāvoklī tajā pašā temperatūrā. Izteikta formulā:
.png)
Relatīvais mitrums procentos ir gaisa ūdens tvaiku satura attiecība pret maksimāli iespējamo ūdens tvaiku saturu.
Konkrēti:
* 0% relatīvais mitrums:Gaisā nav ūdens tvaiku.
* 100% relatīvais mitrums:Gaiss ir piesātināts ar ūdens tvaikiem un nevar uzņemt vairāk ūdens tvaiku, un notiek kondensācija.
* 50% relatīvais mitrums:Norāda, ka pašreizējais ūdens tvaiku daudzums gaisā ir puse no piesātinātā ūdens tvaiku daudzuma šajā temperatūrā. Ja temperatūra ir 37 °C, tad piesātinātā ūdens tvaika spiediens ir aptuveni 6,27 kPa. Tāpēc ūdens tvaiku spiediens pie 50 % relatīvā mitruma ir aptuveni 3,135 kPa.
Piesātināta ūdens tvaika spiediensir spiediens, ko rada tvaiki gāzes fāzē, kad šķidrs ūdens un tā tvaiki atrodas dinamiskā līdzsvarā noteiktā temperatūrā.
Konkrēti, ja slēgtā sistēmā (piemēram, labi noslēgtā Radobio CO2 inkubatorā) pastāv gan ūdens tvaiki, gan šķidrs ūdens, ūdens molekulas laika gaitā turpinās mainīties no šķidra stāvokļa uz gāzveida stāvokli (iztvaikošana), savukārt arī gāzveida ūdens molekulas turpinās mainīties uz šķidru stāvokli (kondensācija).
Noteiktā brīdī iztvaikošanas un kondensācijas ātrumi ir vienādi, un tvaika spiediens šajā punktā ir piesātināta ūdens tvaika spiediens. To raksturo
1. dinamiskais līdzsvars:Kad slēgtā sistēmā pastāv līdzās ūdens un ūdens tvaiki, iztvaikošanas un kondensācijas laikā tiek sasniegts līdzsvars, ūdens tvaika spiediens sistēmā vairs nemainās, šajā brīdī spiediens ir piesātināts ūdens tvaika spiediens.
2. temperatūras atkarība:Piesātinātā ūdens tvaika spiediens mainās līdz ar temperatūru. Palielinoties temperatūrai, palielinās ūdens molekulu kinētiskā enerģija, vairāk ūdens molekulu var izplūst gāzes fāzē, tāpēc piesātinātā ūdens tvaika spiediens palielinās. Un otrādi, pazeminoties temperatūrai, piesātinātā ūdens tvaika spiediens samazinās.
3. Raksturojums:Piesātinātā ūdens spiediens ir tīri materiāls raksturlielums, kas nav atkarīgs no šķidruma daudzuma, bet tikai no temperatūras.
Lai aprēķinātu piesātināta ūdens tvaika spiedienu, bieži tiek izmantota Antuāna vienādojums:
Ūdenim Antuāna konstantei ir atšķirīgas vērtības dažādos temperatūras diapazonos. Bieži sastopamas konstantes ir:
* A=8,07131
* B=1730,63
* C=233,426
Šis konstantu kopums attiecas uz temperatūras diapazonu no 1 °C līdz 100 °C.
Mēs varam izmantot šīs konstantes, lai aprēķinātu, ka piesātinātā ūdens spiediens 37°C temperatūrā ir 6,27 kPa.
Tātad, cik daudz ūdens ir gaisā 37 grādu pēc Celsija (°C) temperatūrā piesātināta ūdens tvaika spiediena stāvoklī?
Lai aprēķinātu piesātinātā ūdens tvaiku masas saturu (absolūto mitrumu), varam izmantot Klausiusa-Klapeirona vienādojuma formulu:
Piesātināta ūdens tvaika spiediens: 37°C temperatūrā piesātināta ūdens tvaika spiediens ir 6,27 kPa.
Temperatūras pārvēršana kelvinos: T=37+273,15=310,15 K
Aizvietošana formulā:
.png)
Aprēķinu rezultātā iegūtais rezultāts ir aptuveni 44,6 g/m³.
37°C temperatūrā ūdens tvaiku saturs (absolūtais mitrums) piesātinājuma stāvoklī ir aptuveni 44,6 g/m³. Tas nozīmē, ka katrs gaisa kubikmetrs var saturēt 44,6 gramus ūdens tvaiku.
180 litru CO2 inkubators saturēs tikai aptuveni 8 gramus ūdens tvaiku.Kad mitrināšanas panna, kā arī kultivēšanas trauki ir piepildīti ar šķidrumiem, relatīvais mitrums var viegli sasniegt augstas vērtības, pat tuvu piesātinājuma mitruma vērtībām.
Kad relatīvais mitrums sasniedz 100%,Ūdens tvaiki sāk kondensēties. Šajā brīdī ūdens tvaiku daudzums gaisā sasniedz maksimālo vērtību, ko tas var saturēt pašreizējā temperatūrā, t. i., piesātinājumu. Turpmāka ūdens tvaiku palielināšanās vai temperatūras pazemināšanās izraisa ūdens tvaiku kondensēšanos šķidrā ūdenī.
Kondensāts var rasties arī tad, ja relatīvais mitrums pārsniedz 95%,taču tas ir atkarīgs no citiem faktoriem, piemēram, temperatūras, ūdens tvaiku daudzuma gaisā un virsmas temperatūras. Šie ietekmējošie faktori ir šādi:
1. Temperatūras pazemināšanās:Kad ūdens tvaiku daudzums gaisā ir tuvu piesātinājumam, jebkura neliela temperatūras pazemināšanās vai ūdens tvaiku daudzuma palielināšanās var izraisīt kondensāta veidošanos. Piemēram, temperatūras svārstības inkubatorā var izraisīt kondensāta veidošanos, tāpēc stabilāka temperatūra inkubatorā kavēs kondensāta veidošanos.
2. lokālā virsmas temperatūra zem rasas punkta temperatūras:Ja lokālā virsmas temperatūra ir zemāka par rasas punkta temperatūru, ūdens tvaiki uz šīm virsmām kondensējas ūdens pilienos, tāpēc inkubatora temperatūras vienmērīgums labāk novērsīs kondensāciju.
3. Paaugstināts ūdens tvaiku daudzums:Piemēram, mitrināšanas panna un kultūras konteineri ar lielu šķidruma daudzumu, un inkubators ir labāk noslēgts, ja ūdens tvaiku daudzums gaisā inkubatora iekšpusē pārsniedz tā maksimālo ietilpību pašreizējā temperatūrā, pat ja temperatūra nemainās, radīsies kondensāts.
Tāpēc CO2 inkubatoram ar labu temperatūras kontroli acīmredzami ir kavējoša ietekme uz kondensāta veidošanos, bet, kad relatīvais mitrums pārsniedz 95% vai pat sasniedz piesātinājumu, kondensāta iespējamība ievērojami palielināsies,Tāpēc, kultivējot šūnas, papildus laba CO2 inkubatora izvēlei mums jācenšas izvairīties no kondensācijas riska, ko rada augsta mitruma nodrošināšana.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 23. jūlijs